基于Transformer模型的连续无创血压预测方法

动脉血压(ABP)波形包含丰富的心血管信息,有助于心血管疾病的预防和诊断。目前大部分基于光电容积脉搏波描记法(PPG)的血压预测方法仅预测收缩压(SBP)和舒张压(DBP),本文提出了一种由PPG信号预测ABP波形的血压测量方法。首先使用PPG信号作为输入,通过线性映射到高维空间,然后利用Transformer编码器结构进行特征提取,最后由线性层输出预测的ABP波形,由预测的ABP波形可计算出SBP和DBP等血压参数。实验结果显示,Transformer网络在MIMIC数据集中预测的ABP波形与实际波形的拟合效果良好,计算得到的SBP和DBP预测误差分别为(3.76±5.66)mmHg、(2.20±3.77)mmHg,且该方法符合美国医疗仪器促进协会(AAMI)的标准,同时在英国高血压协会(BHS)标准中达到A级。

Swin-Transformer故障信息挖掘的海底观测网故障定位方法

海底观测网长期受海洋环境与人为因素影响,易使光电复合缆绝缘破损与海水接触形成电学故障点。如何准确地定位电学故障点,对提高海底观测网输电与信息传输的可靠性至关重要。首先根据海底观测网输电结构建立海底观测网输电模型,推导与模拟电学故障点传播至观测点的暂态电流,然后由连续小波变换提取暂态电流与故障点对应的内在关联特征量,最后通过Swin-Transformer神经网络挖掘内在关联特征量与故障距离的匹配关系来定位电学故障点。研究结果表明,在内在关联特征量样本测试集条件下,光电复合缆≤160 km的电学故障点定位误差小于400 m,可为长距离光电复合缆的海底观测网电学故障点定位提供参考。

航空光电成像平台的目标自主定位

为了提高航空光电成像系统对地面目标的定位精度,提出了平台目标自主定位的方法,并给出了实现的方法和途径,即将GPS系统和航空姿态测量系统直接固联在航空光电成像平台上,与光电成像平台系统结合直接实现目标定位。分析了影响目标定位精度的因素,分析结果表明,目标自主定位的方法可以消除传统方法中减振器带来的误差。一般情况下,平台自主定位比飞机系统定位的精度至少高25%。

莫尔条纹光电信号正交性偏差的实时补偿

为了提高光电轴角编码器的精度,提出了一种实时补偿莫尔条纹光电信号正交性偏差的方法。利用希尔伯特变换原理,构造了同频光电信号正交性偏差的动态测量算法。根据莫尔条纹光电信号的数学模型,揭示了由正交性偏差引起的细分误差的空间分布特征并建立角度补偿模型。鉴于编码器的实际工作特点,采用同步处理方式,在补偿光电信号的同时动态更新了角度代码补偿查找表;通过细分查找表的切换,实现信号正交性偏差的实时补偿。采用该方法对存在约18°正交性偏差的23位光电编码器进行了补偿处理,结果显示:补偿后的编码器的细分误差峰值由4.79"降低到1.26"。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的细分精度、环境适应性和可靠性。

光电跟踪器船摇自稳定建模及仿真

为弥补只针对横摇和纵摇建模的不足,提出了包含艏摇的完整的三自由度视轴稳定模型。采用位置坐标变换把大地坐标系的位置引导数据转换到甲板坐标系,引导光电跟踪器在甲板坐标系捕获目标,以解决船摇位置扰动。通过速度坐标变换建立视轴速度干扰模型,应用前馈控制技术补偿船摇速度扰动,从而提高原Ⅰ型位置伺服系统海况跟踪测量的精度和平稳性。应用所建模型进行仿真,结果表明,光电跟踪器的视轴指向与船摇扰动的隔离度超过40dB,可以保证光电跟踪器在五级海况下实现自稳定功能。

应用坐标变换动态修正光电经纬仪脱靶量

分析了目前采用的脱靶量修正模型的适用条件,采用坐标变换法推导出经纬仪脱靶量修正公式,获得了与球面三角学相一致的推导结果,并在此基础上推导出成像系统无照准轴平行约束条件的通用脱靶量合成公式。采用光学系统的物方焦点作为摄像机系统的投影中心,推导出投影中心与经纬仪回转中心不重合条件下摄像机投影中心在测量坐标系中的坐标值。经测量设备的实际验证表明,该修正方法突破了现有修正模型的局限性,适用于多传感器经纬仪成像系统。对于水平不平行度为6.13°,物方焦点到固联中心的距离为0.247m的成像系统,脱靶量合成修正误差<16.0″(高低角为65°);投影中心位置误差<0.04m。

机载光电平台自主引导精度分析

航空侦察是为获取敌情、地形和有关作战情报而采取的重要手段,各种电磁信号侦察、光电信号侦察在同一飞机平台的应用越来越广泛,电磁信号侦察以及地面其他系统发现目标后,通过目标的位置信息引导光电侦察系统对目标进行搜索、跟踪、查证的应用也越来越多。当机载光电平台接收到目标的坐标值后,自行接收GPS和惯导信息,并实时解算出被测目标在光电平台坐标系下的方位角和俯仰角,引导目标进入光学载荷视场内,并用图像视频跟踪的方法捕获和跟踪目标。针对飞机平台对地面固定目标或者运动目标的引导进行研究,将目标点坐标从大地坐标系转换到光电平台载机坐标系,并建立自主引导测量方程,利用蒙特卡罗统计的方法分析自主引导测量方程中各个误差因素对最终引导精度的影响,针对如何提高引导精度提出了一些建议。并在某光电平台上进行飞行试验验证,目标均能很好地进入跟踪视场内,完成捕获、跟踪功能。

基于LabVIEW的光电式电流互感器测试系统

LabVIEW是一个应用十分广泛的虚拟仪器软件,它通过图形化语言编程在PC上实现仪器仿真功能。文中介绍了一种在LabVIEW平台上实现的、用于Rogowski光电式电流互感器测试的测试系统的硬件构成方案和软件设计思路。该测试系统针对Rogowski光电式电流互感器的特点,能够在PC上方便地完成对其精度的检验及线性度等性能的分析,具有精度高、使用方便、新功能增加简单等特点。

一种高准确度有源光学电流互感器的研制与校验

和传统的电磁式电流互感器(CT)相比,本文研制的高准确度有源光学电流互感器(AOCT)具有绝缘简单可靠、体积小、重量轻等优点。高压线路的待测电流经小型高准确度 CT 和精密电阻变为弱电压信号,再经调制电路和发光二极管转换为光脉冲信号,通过光纤传输到低压端进行信号解调和处理。地面的大功率激光器发出的光能经能量光纤传送到高压端,由光电池转换为电能作为高压端的工作电源。高压端和低压端靠光纤连接和绝缘。基于误差分析理论,提出校验通道的误差应不大于被试通道误差限的五分之一。据此构造了 AOCT 的测试系统,对本文研制的 AOCT进行了线性度和温度特性测试。分析了温度对 AOCT 测量结果的影响,提出了相应的温度补偿方法:求出 AOCT 在多项式回归模型下的温度响应函数,进而修正测量结果。在?40℃～60℃的工作温度范围内,本文研制的 AOCT 满足国际标准 IEC60044?8 对 0.2 级计量用电流互感器的准确度要求。

空中机动平台光电载荷无源定位算法及坐标变换分析

针对空中机动平台搭载光电载荷实现对目标无源定位的应用背景,提出一种基于最小二乘的无源定位方法;对其中涉及到的各种坐标系进行了分析,并对坐标系之间的转换进行了讨论。仿真数据及试验数据的分析,验证了所提出的定位算法的有效性及坐标系转换的正确性。

非接触光电式速度传感器的研究与应用

讨论了光电式速度传感器光学系统对路面模型的处理 ,硅光电池转换光电信号的原理以及对实际路面的分析。阐述了光电式速度传感器获取光电信号 ,跟踪滤波输出的随机窄带基波信号、波形预处理及应用。

光电选矸识别系统的研制与测试

本文根据煤与矸石的漫反射特征 ,研制了光电选矸图像识别系统 ,并进行了现场模拟。同时提出了图像识别和确定物体的具体算法。其结果表明 ,该系统对煤矸石的识别率高于 95 %

系留升空平台光电探测目标的坐标转换误差分析

系留升空平台的目标定位技术在军民领域中具有广泛的应用,定位精度的高低已成为评价无人机、系留升空平台综合性能的一项重要指标。开展了无人升空平台光电探测系统的精度测试研究,对目标高精度定位误差进行分析,推导出光电探测系统误差转换模型,对误差转换坐标进行仿真验证。运用蒙特卡罗思想,综合分析了升空载荷光电探测系统中各误差参数对定位精度的影响,提出了提高目标高精度定位精度的改进方法,为无人升空平台光电吊舱的目标定位精度、光电吊舱的高精密设计提供了理论基础。

光学电压互感器设计中若干问题的探讨

对光学电压互感器的研究现状进行了评述分析 ,指出了其存在的问题 ,并针对实际设计中应注意的事项 。

模拟光电式电流互感器的频率特性分析

从模拟光电式电流互感器的组成和实现原理出发,研究了关键器件参数对其传输带宽的影响,并分别对其各组成单元进行了建模,得到了系统光路的传递函数,并对其幅频、相频特性进行了分析;通过稳态和暂态信号传输的仿真及实测结果验证了建模的正确性。试验表明,模拟光电式电流互感器的截止频带可达到500 kHz,即使对1 MHz的高频信号也具有小于1μs的上升响应时间,该互感器对稳态及暂态信号的良好传变特性使其在电气测量领域具有广阔的应用前景。

利用光纤技术测量电流

介绍了光纤电流互感器的特点，与传统的互感器相比它的测量准确度高、暂态性能好、绝缘结构简单、尺寸小、造价低、升级性好。光纤电流互感器可分为两大类，一类是光电式电流互感器；另一类则为磁光式电流互感器。分别介绍了这两种光纤电流互感器的原理及结构特点，认为将光纤技术与微机技术有机地结合起来，应用于电力系统，尤其是变电站综合自动化系统，前景广阔。

基于光电检测的振弦式应变传感器的设计与实现

设计并实现了一种采用单线圈电磁激振以及透射型光电传感器拾振的振弦式应变传感器,并进行了实验验证。另外,为方便进行温度补偿实验,在机械结构中加入应力施加单元,同时加入标准拉力传感器直接测量振弦所受应力,对实验进行验证。建立了阻尼作用下振弦自由振动的数学模型,并利用ANSYS进行了仿真,实验结果与理论计算以及仿真结果具有高度一致性。信号解算方法精度可达2με。

光电信号与收割机谷物产量数据转换模型的构建与验证

为了准确获取联合收割机作业过程中的谷物产量信息,自主研发了基于光电漫反射原理的联合收割机谷物产量计量系统。系统主要由传感器模块、数据采集模块、GPS模块和谷物产量计量显示终端组成。在研究了联合收割机田间工作状态和籽粒升运器刮板谷堆近似模拟形状的基础上,提出了分段式光电信号与收割机谷物产量数据转换模型。同时为了进一步消除收割机作业过程中产生的奇异点数据,提出了基于籽粒升运器转速的双阈值动态均值滤波的数据预处理方法。结果表明,采用该方法可以有效剔除奇异点数据,提高产量数据整体平滑度。田间试验结果表明,在考虑升运器转速条件下,该研究提出的分段式谷物产量数据转换模型动态验证误差小于3.50%,满足联合收割机谷物产量计量的实际需要。

微弱光信号检测

光功率计只能检测单通道信号,通过数字滤波系统不仅可以实现多通道同时检测弱光信号,而且较硬件电路检测来说灵活性高,检测精度也可以和进口设备相媲美。

飞行目标跟踪训练视景仿真技术研究

研究飞行器跟踪目标可视化问题,采用光电经纬仪作为操作训练系统。为了提高光电经纬仪操作手的训练水平,研究了经纬仪目标跟踪可视化视景仿真系统,克服了传统训练方法的诸多庇病,结合先进的OLED光学引擎,采用图像生成技术,提出了经纬仪所跟踪目标的三维飞行场景,实时显示了目标的飞行轨迹和各阶段的飞行姿态,能较好地满足操作手进行目标跟踪训练的需求。实际训练结果表明系统可以复现真实背景环境下操纵经纬仪进行瞄准、跟踪的过程,达到实战训练的目的,可为设计提供科学依据。